Interruttore di circuito

È possibile effettuare molte classificazioni di interruttori automatici, in base alle loro caratteristiche come classe di tensione, tipo di costruzione, tipo di interruzione e caratteristiche strutturali.

Bassa tensioneModifica

I tipi a bassa tensione (meno di 1.000 V CA) sono comuni nelle applicazioni domestiche, commerciali e industriali e includono:

• Interruttore automatico miniaturizzato (MCB) —corrente nominale fino a 125 A. Caratteristiche di intervento normalmente non regolabili. Funzionamento termico o magnetotermico. Gli interruttori illustrati sopra rientrano in questa categoria.
• Interruttore automatico scatolato (MCCB): corrente nominale fino a 1.600 A. Funzionamento termico o magnetotermico. La corrente di intervento può essere regolabile con valori nominali maggiori.
• Gli interruttori di potenza a bassa tensione possono essere montati su più livelli in quadri o armadi di distribuzione a bassa tensione.

le caratteristiche degli interruttori di bassa tensione sono date da standard internazionali come IEC 947. Questi interruttori di circuito sono spesso installati in custodie estraibili che consentono la rimozione e linterscambio senza smontare il quadro.

Grandi stampati a bassa tensione Gli interruttori della custodia e dellalimentazione possono essere dotati di motori elettrici in modo che possano aprirsi e chiudersi sotto controllo remoto. Questi possono far parte di un sistema di commutazione automatica per lalimentazione in standby.

Gli interruttori di circuito a bassa tensione sono realizzati anche per applicazioni in corrente continua (CC), come CC per le linee della metropolitana. La corrente continua richiede interruttori speciali perché larco è continuo: a differenza di un arco CA, che tende a spegnersi a ogni semiciclo, linterruttore di corrente continua ha bobine di interruzione che generano un campo magnetico che allunga rapidamente larco. Gli interruttori di circuito di piccole dimensioni vengono installati direttamente nellapparecchiatura o sono disposti in un pannello degli interruttori.

Linterruttore magnetotermico miniaturizzato montato su guida DIN è lo stile più comune nelle moderne unità di consumo domestico e nei quadri di distribuzione elettrica commerciale in tutta Europa. Il design include i seguenti componenti:

1. Leva dellattuatore – utilizzata per far scattare e ripristinare manualmente linterruttore. Indica anche lo stato dellinterruttore (acceso o spento / scattato). La maggior parte degli interruttori sono progettati in modo che possano ancora scattare anche se la leva è tenuta o bloccata in posizione “on”. Questa operazione viene talvolta definita operazione di “sgancio libero” o “scatto positivo”.
2. Meccanismo dellattuatore: forza i contatti insieme o separati.
3. Contatti: consente la corrente quando si tocca e interrompe il corrente quando allontanati.
4. Terminali
5. Striscia bimetallica: separa i contatti in risposta a sovracorrenti più piccole ea lungo termine
6. Vite di calibrazione: consente al produttore di regolare con precisione la corrente di intervento del dispositivo dopo lassemblaggio.
7. Solenoide: separa rapidamente i contatti in risposta a sovracorrenti elevate
8. Divisore / estintore dellarco

Stato solidoModifica

Gli interruttori a stato solido, noti anche come interruttori di circuito digitali, sono uninnovazione tecnologica che promette una tecnologia avanzata degli interruttori di circuito dal livello meccanico a quello elettrico. Ciò promette diversi vantaggi, come il taglio del circuito in frazioni di microsecondi, un migliore monitoraggio dei carichi del circuito e una maggiore durata.

MagneticEdit

Gli interruttori magnetici utilizzano un solenoide (elettromagnete) il cui traino la forza aumenta con la corrente. Alcuni modelli utilizzano forze elettromagnetiche oltre a quelle del solenoide. I contatti dellinterruttore sono tenuti chiusi da un fermo. Quando la corrente nel solenoide aumenta oltre il valore nominale dellinterruttore, la trazione del solenoide rilascia il fermo, che consente ai contatti di aprirsi per azione della molla. Sono gli interruttori automatici più comunemente utilizzati negli Stati Uniti.

Thermal-MagneticEdit

Gli interruttori magnetotermici, che sono del tipo che si trova nella maggior parte dei quadri di distribuzione in Europa e nei paesi con disposizioni di cablaggio simili, incorporano entrambe le tecniche con lelettromagnete che risponde istantaneamente a grandi picchi di corrente (cortocircuiti) e la striscia bimetallica che risponde a condizioni di sovracorrente meno estreme ma a lungo termine. La parte termica dellinterruttore fornisce una funzione di risposta temporale, che fa scattare linterruttore più presto per sovracorrenti maggiori ma consente il persistere di sovraccarichi minori per un tempo più lungo. Ciò consente una corrente breve picchi come vengono prodotti quando un motore si spegne r si accende un altro carico non resistivo.In caso di sovracorrenti molto elevate durante un cortocircuito, lelemento magnetico fa scattare linterruttore di circuito senza alcun ritardo aggiuntivo intenzionale.

Modifica magneto-idraulica

Un interruttore magnetico-idraulico utilizza un solenoide bobina per fornire forza operativa per aprire i contatti. I demolitori magneto-idraulici incorporano una funzione di ritardo idraulico che utilizza un fluido viscoso. Una molla trattiene il nucleo finché la corrente non supera il valore nominale dellinterruttore. Durante un sovraccarico, la velocità del movimento del solenoide è limitata dal fluido. Il ritardo consente brevi picchi di corrente oltre la normale corrente di funzionamento per lavviamento del motore, lattivazione di apparecchiature, ecc. Le correnti di cortocircuito forniscono una forza sufficiente al solenoide per rilasciare il fermo indipendentemente dalla posizione del nucleo, bypassando così la funzione di ritardo. La temperatura ambiente influisce sul ritardo ma non sulla corrente nominale di un interruttore magnetico.

Gli interruttori automatici di grandi dimensioni, applicati in circuiti di oltre 1000 volt, possono incorporare elementi idraulici nel meccanismo di azionamento del contatto. Lenergia idraulica può essere fornita da una pompa o immagazzinata in accumulatori. Questi formano un tipo diverso dagli interruttori automatici a bagno dolio in cui lolio è il mezzo di estinzione dellarco.

Interruttori a scatto comune (raggruppati) Modifica

Per fornire linterruzione simultanea su più circuiti da un guasto su uno qualsiasi, gli interruttori di circuito possono essere realizzati come un assieme raggruppato. Questo è un requisito molto comune per i sistemi trifase, dove linterruzione può essere a 3 o 4 poli (solido o neutro commutato). Alcuni produttori realizzano kit di raggruppamento per consentire il collegamento di gruppi di interruttori monofase come richiesto.

Negli Stati Uniti, dove le alimentazioni a fase divisa sono comuni, nei circuiti derivati con più di un conduttore sotto tensione, ogni conduttore sotto tensione deve essere protetto da un polo interruttore. Per garantire che tutti i conduttori sotto tensione siano interrotti quando un polo scatta, è necessario utilizzare un interruttore “scatto comune”. Questi possono contenere due o tre meccanismi di scatto allinterno di una custodia, o per piccoli interruttori, possono legare esternamente i poli insieme tramite le loro maniglie di azionamento. Gli interruttori automatici bipolari comuni sono comuni sui sistemi a 120/240 volt in cui carichi di 240 volt (inclusi i principali apparecchi o ulteriori schede di distribuzione) si estendono sui due fili sotto tensione. Gli interruttori automatici tripolari comuni sono tipicamente utilizzati per fornire energia elettrica trifase a motori di grandi dimensioni o ulteriori quadri di distribuzione.

Gli interruttori automatici separati non devono mai essere utilizzati per tensione e neutro, perché se il neutro è scollegato mentre il conduttore sotto tensione rimane collegato, si verifica una condizione molto pericolosa: il circuito sembra diseccitato (gli apparecchi non funzionano), ma i fili rimangono sotto tensione e alcuni dispositivi a corrente residua (RCD) potrebbero non scattare se qualcuno tocca il filo sotto tensione (perché alcuni RCD necessitano di alimentazione per scattare). Questo è il motivo per cui è necessario utilizzare solo interruttori comuni quando è necessaria la commutazione del filo neutro.

Shunt-sganciatoriModifica

Ununità shunt-sganciatore sembra simile a un normale interruttore e gli attuatori mobili sono “collegati” a un normale meccanismo dellinterruttore per funzionare insieme in modo simile, ma lo sgancio in derivazione è un solenoide progettato per essere azionato da un segnale di tensione costante esterno, piuttosto che da una corrente, comunemente il tensione di rete locale o CC Questi sono spesso noi ed per interrompere lalimentazione quando si verifica un evento ad alto rischio, come un allarme di incendio o allagamento, o unaltra condizione elettrica, come il rilevamento di sovratensione. Gli sganciatori possono essere un accessorio montato dallutente su un interruttore standard o forniti come parte integrante dellinterruttore.

Modifica a media tensione

Interruttori automatici di media tensione classificati tra 1 e 72 kV possono essere assemblati in linee di quadri con involucro metallico per uso interno o possono essere singoli componenti installati allaperto in una sottostazione. Gli interruttori automatici in aria hanno sostituito le unità a bagno dolio per applicazioni interne, ma ora vengono sostituiti da interruttori in vuoto (fino a circa 40,5 kV). Come gli interruttori di circuito ad alta tensione descritti di seguito, anche questi sono azionati da relè di protezione di rilevamento della corrente azionati tramite trasformatori di corrente. Le caratteristiche degli interruttori MT sono fornite da standard internazionali come IEC 62271. Gli interruttori di media tensione utilizzano quasi sempre sensori di corrente e relè di protezione separati, invece di fare affidamento su sensori di sovracorrente termici o magnetici incorporati.

Gli interruttori di media tensione possono essere classificati in base al mezzo utilizzato per estinguere larco:

• Interruttori di circuito in vuoto: con corrente nominale fino a 6.300 A e superiore per lapplicazione di interruttori di circuito del generatore (fino a 16.000 A & 140 kA).Questi interruttori interrompono la corrente creando ed estinguendo larco in un contenitore a vuoto, noto anche come “bottiglia”. I soffietti a lunga durata sono progettati per viaggiare di 6–10 mm i contatti devono separarsi. Questi sono generalmente applicati per tensioni fino a circa 40.500 V, che corrisponde allincirca alla gamma di media tensione dei sistemi di alimentazione. Gli interruttori in vuoto hanno unaspettativa di vita più lunga tra una revisione e laltra rispetto ad altri interruttori automatici. Inoltre, il loro potenziale di riscaldamento globale è di gran lunga inferiore a quello degli interruttori automatici SF6.
• Interruttori automatici in aria: corrente nominale fino a 6.300 A e superiore per gli interruttori automatici del generatore. Le caratteristiche di intervento sono spesso completamente regolabili, comprese soglie e ritardi di intervento configurabili. Normalmente controllato elettronicamente, sebbene alcuni modelli siano controllati da microprocessore tramite uno sganciatore elettronico integrato. Spesso utilizzati per la distribuzione di energia principale in grandi impianti industriali, dove gli interruttori sono disposti in involucri estraibili per facilitare la manutenzione.
• Gli interruttori SF6 estinguono larco in una camera riempita con gas esafluoruro di zolfo.

Gli interruttori di media tensione possono essere collegati al circuito mediante collegamenti bullonati a sbarre o cavi, specialmente nei piazzali esterni. Gli interruttori di media tensione nelle linee di quadri sono spesso costruiti con struttura estraibile, che consente la rimozione dellinterruttore senza disturbare i collegamenti del circuito di alimentazione, utilizzando un meccanismo azionato a motore oa manovella per separare linterruttore dal suo involucro.

High-voltageEdit

Le reti di trasmissione di energia elettrica sono protette e controllate da interruttori ad alta tensione. La definizione di alta tensione varia ma nel lavoro di trasmissione di potenza di solito si pensa che sia 72,5 kV o superiore, secondo una recente definizione della Commissione elettrotecnica internazionale (IEC). Gli interruttori ad alta tensione sono quasi sempre a solenoide, con relè di protezione di rilevamento della corrente azionati tramite trasformatori di corrente. Nelle sottostazioni lo schema del relè di protezione può essere complesso, proteggendo apparecchiature e bus da vari tipi di sovraccarico o guasto a terra.

Gli interruttori di alta tensione sono ampiamente classificati in base al mezzo utilizzato per estinguere larco:

• Olio sfuso
• Olio minimo
• Getto daria
• Vuoto
• SF6
• CO2

A causa delle preoccupazioni ambientali e di costo relative alle fuoriuscite di petrolio isolanti, la maggior parte dei nuovi demolitori utilizza gas SF6 per spegnere larco.

Gli interruttori automatici possono essere classificati come serbatoi sotto tensione , dove la custodia che contiene il meccanismo di interruzione è al potenziale di linea, o serbatoio morto con la custodia al potenziale di terra. Gli interruttori automatici CA ad alta tensione sono normalmente disponibili con valori nominali fino a 765 kV. Gli interruttori da 1.200 kV sono stati lanciati da Siemens nel novembre 2011, seguiti da ABB nellaprile dellanno successivo.

Gli interruttori di alta tensione utilizzati nei sistemi di trasmissione possono essere predisposti per consentire un singolo polo di una linea trifase inciampare, invece di far scattare tutti e tre i poli; per alcune classi di guasto ciò migliora la stabilità e la disponibilità del sistema.

Gli interruttori automatici in corrente continua ad alta tensione sono ancora un campo di ricerca dal 2015. Tali interruttori sarebbero utili per interconnettere i sistemi di trasmissione HVDC.

Esafluoruro di zolfo (SF6) ad alta tensione . Sono spesso utilizzati per tensioni a livello di trasmissione e possono essere incorporati in quadri compatti isolati in gas. In climi freddi, potrebbe essere necessario un riscaldamento supplementare o un declassamento degli interruttori automatici a causa della liquefazione del gas SF6.

Interruttore di scollegamento (DCB) Modifica

Linterruttore di scollegamento (DCB) è stato introdotto nel 2000 ed è un interruttore automatico ad alta tensione modellato sullinterruttore SF6. Presenta una soluzione tecnica dove la funzione di sezionamento è integrata nella camera di rottura, eliminando la necessità di sezionatori separati. Ciò aumenta la disponibilità, poiché i contatti principali del sezionatore allaperto necessitano di manutenzione ogni 2-6 anni, mentre i moderni interruttori automatici hanno intervalli di manutenzione di 15 anni. Limplementazione di una soluzione DCB riduce anche i requisiti di spazio allinterno della sottostazione e aumenta laffidabilità, a causa della mancanza di sezionatori separati.

Al fine di ridurre ulteriormente lo spazio richiesto della sottostazione, oltre a semplificare la progettazione e lingegneria della sottostazione, un sensore di corrente in fibra ottica (FOCS) può essere integrato con il DCB.Un DCB da 420 kV con FOCS integrato può ridurre lingombro di una sottostazione di oltre il 50% rispetto a una soluzione convenzionale di interruttori automatici sotto tensione con sezionatori e trasformatori di corrente, grazie al materiale ridotto e allassenza di mezzo di isolamento aggiuntivo.

Alta tensione di anidride carbonica (CO2) Modifica

Nel 2012, ABB ha presentato un interruttore ad alta tensione da 75 kV che utilizza lanidride carbonica come mezzo per estinguere larco. Linterruttore dellanidride carbonica funziona secondo gli stessi principi di un Interruttore in SF6 e può essere prodotto anche come interruttore sezionatore. Passando da SF6 a CO2, è possibile ridurre le emissioni di CO2 di 10 tonnellate durante il ciclo di vita del prodotto.